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CN115111254A - 一种异型防松螺纹结构 - Google Patents

一种异型防松螺纹结构 Download PDF

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CN115111254A
CN115111254A CN202210547356.1A CN202210547356A CN115111254A CN 115111254 A CN115111254 A CN 115111254A CN 202210547356 A CN202210547356 A CN 202210547356A CN 115111254 A CN115111254 A CN 115111254A
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external thread
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CN202210547356.1A
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宋扬
韩品连
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Jiaxing Yidong Energy Co ltd
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Jiaxing Yidong Energy Co ltd
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00—Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/22—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
    • F16B39/28—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by special members on, or shape of, the nut or bolt
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
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Abstract

一种异型防松螺纹结构，属于螺纹防松技术领域。它包括内螺纹及与内螺纹相对应的外螺纹，所述内螺纹由其根部向外延伸形成螺旋的异型曲面结构，异型曲面结构包括螺纹接触部及限位部，螺纹接触部上设有内螺纹接触面；所述外螺纹由其根部向外延伸形成螺旋偏转的凸角结构，凸角结构的前端设有与内螺纹接触面相对应的外螺纹接触面。本发明中，偏转凸角结构的外螺纹与设有柔性异型曲面结构的内螺纹之间对应设置，利用两者自身的螺纹配合结构，能够实现螺纹件的自防松功能，该螺纹副结构防松效果好、结构简单、安装方便。

Description

一种异型防松螺纹结构
技术领域
本发明属于螺纹防松技术领域，具体涉及一种异型防松螺纹结构。
背景技术
螺栓连接是工业设备结构中最常用、最方便的方法之一，但螺母的防松技术一直是技术领域内困扰的难题。现有的，防松垫片、双螺母结构，开口销防松，粘合防松等防松结构形式都需要过多外部结构去实现其功能，增加了成本及装配难度，防松效果也不尽人意，很少有通过更改螺纹副本身的结构形式去从根本上解决防松问题。
标准的螺纹齿合后，齿合各牙的受力极不均匀。第一牙受力最大，第二牙次子，最后一牙最小甚至是处于悬浮状态，头两牙受力之和一般是螺纹张力的70％甚至80％，这是一种很不稳定的受力状态。
此外，螺栓连接在螺纹副中产生的摩擦副使螺栓自锁从而紧固，所以静载下连接不会自行松脱。但在冲击，振动，变载荷，温度变化较大时前一牙的应力可能超过屈服点而发生塑性变形，造成松动。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种依靠螺纹自身结构实现螺纹件自防松功能的异型防松螺纹结构。
本发明提供如下技术方案：一种异型防松螺纹结构，包括内螺纹及与内螺纹相对应的外螺纹，所述内螺纹由其根部向外延伸形成螺旋的异型曲面结构，异型曲面结构包括螺纹接触部及限位部，螺纹接触部上设有内螺纹接触面；所述外螺纹由其根部向外延伸形成螺旋偏转的凸角结构，凸角结构的前端设有与内螺纹接触面相对应的外螺纹接触面。
进一步的，所述异型曲面结构为柔性结构，异型曲面结构的延伸方向与凸角结构的延伸方向相同。
进一步的，所述内螺纹接触面为凹型的弧形曲面，外螺纹接触面为凸型的弧形曲面，内螺纹接触面与外螺纹接触面之间相接触，两者之间的接触面为一条连续的螺旋线。
进一步的，所述限位部的外侧面为凸型的弧形曲面，其与内螺纹接触面之间组合形成连续的曲面结构。
进一步的，所述内螺纹接触面的半径R大于外螺纹接触面的半径r。
进一步的，所述内螺纹接触面与外螺纹接触面之间的接触面法线角α为60-70°。
进一步的，所述螺纹接触部的厚度δ为0.2-1.0mm。
进一步的，所述内螺纹、外螺纹均采用增材制造工艺加工。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)本发明中，螺旋偏转凸角结构的外螺纹与设有柔性异型曲面结构的内螺纹之间对应设置，利用两者自身的螺纹配合结构，能够实现螺纹件的自防松功能，该螺纹副结构防松效果好、结构简单、安装方便；
2)本发明中，将接触面法线角α设置为60-70°，在较大的接触面法线角α的基础上，当内、外螺纹旋合接触时，柔性的异型曲面结构发生弹性变形，使得接触面法线角α持续增大，大大增加了法线压力产生的螺纹副摩擦力；同时，异型曲面结构弹性变形的反弹力使得内、外螺纹之间始终保持摩擦力及压紧力；起到自防松的作用；
3)本发明中，当内、外螺纹旋合接触时，内、外螺纹之间的接触面为一条连续的螺旋线，接触时，柔性的异型曲面结构发生弹性变形，旋合时的应力会均匀分配在整条螺旋线上，消除了普通螺纹齿压受力不均的问题。
附图说明
图1为本发明内螺纹与外螺纹的旋合结构示意图；
图2为图1中A处的放大结构示意图；
图3为本发明的结构参数设计示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
请参阅图1-3，一种异型防松螺纹结构，包括内螺纹1及外螺纹2，内螺纹1及外螺纹2均采用增材制造工艺加工；内螺纹1成螺旋状，其由根部向外延伸形成异型曲面结构，该异型曲面结构为柔性结构，其包括螺纹接触部101及限位部102；外螺纹2为由其根部向外延伸形成螺旋偏转的凸角结构，凸角结构的前端与螺纹接触部101对应设置。
具体的，螺纹接触部101的外侧设有内螺纹接触面103，内螺纹接触面103为凹型的弧形曲面；限位部102的外侧面为凸型的弧形曲面，其与内螺纹接触面103之间组合形成连续的曲面结构。
具体的，外螺纹2中，凸角结构的前端设有外螺纹接触面201，外螺纹接触面201为凸型的弧形曲面。
具体的，内螺纹接触面103与外螺纹接触面201之间相接触，两者之间的接触面为一条连续的螺旋线。
其中，内螺纹接触面103与外螺纹接触面201之间的接触面法线角α为60-70°；内螺纹接触面103的半径R大于四倍的外螺纹接触面201的半径r，使得螺纹之间的接触成为连续的螺纹线，应力分布更加均匀；螺纹接触部101的厚度δ为0.2-1.0mm，保证异型的内螺结构能够发生弹性变形。
本实施例防松螺纹结构的工作原理如下：
当内螺纹1、外螺纹2锁紧时，外螺纹接触面201紧紧抵住内螺纹接触面103。
参照附图3所示：设拧紧力为Fa、法向压力为Fn，α为接触面法线夹角，则
Figure BDA0003653118770000041
随着拧紧力Fa的增加，内螺纹1上的螺纹接触部101在螺纹压紧力的作用下，在材料屈服强度范围内发生弹性变形，螺纹接触部101上的内螺纹接触面103与螺纹轴向之间的夹角β变小，接触面法线夹角α变大，法向压力Fn会大大增加，因此法向压力产生的防松摩擦力也随之大大增加。
此时，异型曲面结构弹性变形的反弹力使得内、外螺纹之间始终保持摩擦力及压紧力；因此起到了自防松的作用。
此外，外螺纹接触面201与内螺纹接触面103之间的接触面为一条连续的螺旋线，旋合时的应力会均匀分配在整条螺纹线上，基于柔性的螺纹接触部101发生弹性变形，旋合时的应力会均匀分配在整条螺纹线上，消除了普通螺纹齿压受力不均的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种异型防松螺纹结构，其特征在于：包括内螺纹及与内螺纹相对应的外螺纹，所述内螺纹由其根部向外延伸形成螺旋的异型曲面结构，异型曲面结构包括螺纹接触部及限位部，螺纹接触部上设有内螺纹接触面；所述外螺纹由其根部向外延伸形成螺旋偏转的凸角结构，凸角结构的前端设有与内螺纹接触面相对应的外螺纹接触面。
2.根据权利要求1所述的一种异型防松螺纹结构，其特征在于所述异型曲面结构为柔性结构，异型曲面结构的延伸方向与凸角结构的延伸方向相同。
3.根据权利要求2所述的一种异型防松螺纹结构，其特征在于所述内螺纹接触面为凹型的弧形曲面，外螺纹接触面为凸型的弧形曲面，内螺纹接触面与外螺纹接触面之间相接触，两者之间的接触面为一条连续的螺旋线。
4.根据权利要求3所述的一种异型防松螺纹结构，其特征在于所述限位部的外侧面为凸型的弧形曲面，其与内螺纹接触面之间组合形成连续的曲面结构。
5.根据权利要求3所述的一种异型防松螺纹结构，其特征在于所述内螺纹接触面的半径R大于外螺纹接触面的半径r。
6.根据权利要求5所述的一种异型防松螺纹结构，其特征在于所述内螺纹接触面与外螺纹接触面之间的接触面法线角α为60-70°。
7.根据权利要求1或6所述的一种异型防松螺纹结构，其特征在于所述螺纹接触部的厚度δ为0.2-1.0mm。
8.根据权利要求7所述的一种异型防松螺纹结构，其特征在于所述内螺纹、外螺纹均采用增材制造工艺加工。
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